【正文】 . 9 X25045 簡介 ................................................... 9 3. 硬件設計 .............................................................. 10 溫濕度測量電 路 .................................................. 10 LCD 顯示電路 .................................................... 11 鍵盤掃描電路 .................................................... 12 輸出接口控制電路 ................................................ 13 單片機與 X25045 接口電路 ............................ 錯誤 !未定義書簽。vegetable shed。該系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機作為控制器， SHT11 作為溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可對執(zhí)行機構發(fā)出指令實現(xiàn)大棚溫濕度參數(shù)調(diào)節(jié)，根據(jù)實際需求設計了單片機硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)值顯示，鍵盤掃描等功能功能。如果僅靠人工控制既耗人力，又容易發(fā)生差錯。. . 摘 要 隨著大棚技術的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，對于蔬菜大棚來說，最重要的一個管理因素是溫濕度控制?，F(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提高，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局性。同時介紹了溫濕度傳感器，單片機接口，及其應用軟件的設計，該基于單片機和 SHT11 溫濕度傳感器的大棚溫濕度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)性能可靠，結構簡單，能實現(xiàn)對溫室內(nèi)溫濕度的自動調(diào)節(jié)。 Temperature and humidity。 4. 系統(tǒng)軟件的設計 ....................................................... 15 系統(tǒng)主程序 ...................................................... 15 鍵盤掃描子程序，消抖程序流程圖 .................................. 16 1602LCD 液晶顯示程序流程圖 ...................................... 19 溫濕度讀取子程序 ............................................ 19 . . 鍵盤掃描源程序 .................................................. 20 顯示程序 ........................................................ 22 溫濕度采集程序 .................................................. 26 參考文獻 ........................................................................ 27 引 言 在現(xiàn)代的溫室種植技術中，溫度、濕度是溫室蔬菜能否茁壯成長的重要因素。傳統(tǒng)的溫室大棚的自動化程度很低，基本是是粗放型的人工操作，即便對于所給定的量，在操作中無法進行有效的控制，很大程度上限制了溫室大棚的經(jīng)濟效益。只有提高自動控制系統(tǒng)的智能，使得在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更加智能和方便并采用廉價的器材使其價格能被廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者所接受，才能促進智能溫室大棚溫濕度控制在農(nóng)業(yè)中的廣泛應用和提高其經(jīng)濟效益。 第一章 緒論 課題的提出和意義 隨著社會的發(fā)展 , 各種園藝溫室和農(nóng)作物溫室的數(shù)量在不斷增加。 并且在我國的發(fā)展過程中，我國的溫、濕度自動調(diào)節(jié)及報警系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。雖然有些也引進了一些國外的計算機智能控制系統(tǒng)，如溫室環(huán)境控制系統(tǒng)。近年來，單 片機在我國的許多領域均得到了廣泛的應用，其優(yōu)良的性價比特別適合于日光溫室的建設要求。我國目前大多數(shù)溫室內(nèi)的環(huán)境仍靠人工根據(jù)經(jīng)驗來管理，從某種程度上也影響了其效益和發(fā)展。但如何把這類系統(tǒng)用計算機來實現(xiàn)監(jiān)控，從而為作物提供最佳的生長環(huán)境，一直是研究者面臨的一項重要的任務。溫室生產(chǎn)以達到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。 80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。日本研制的蔬菜塑料大棚在播種、間苗、運苗、灌水、噴藥等作業(yè)的自動化和無人化方面都有應用。英國倫敦大學農(nóng)學院研制的溫室計算機遙控技術，可以觀測 50km 以外溫室內(nèi)的光、溫、濕、氣和水等環(huán)境狀況，并進行遙控。 20 世紀 80 年代，由于當時只注重引進溫室設備，而忽略了溫室的管理技術和栽培技術，且引進的溫室能耗過高，致使企業(yè)相繼虧損或停產(chǎn)。 1995 年，北京農(nóng)業(yè)大學研制成功了 “ WJG1 型實驗溫室環(huán)境監(jiān)控計算機管理系統(tǒng) ” ，此系統(tǒng)屬于小型分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由大棚本體及通風降溫系統(tǒng)、太陽能貯存系統(tǒng)、燃油熱風加熱系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、計算機環(huán)境參數(shù)測控系統(tǒng)等組成。 本課題的主要研究內(nèi)容 . . 本系統(tǒng)的設計的硬件主要包括：主要是單片機 AT89C51，檢測系統(tǒng)，顯示電路，報警電路等。這樣就實現(xiàn)了溫室自動監(jiān)控及低溫預警的目的。 LCD 對溫濕度進行實時顯示。 由于傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器（方案一）不僅要設計信號調(diào)理電路，還要經(jīng)過復雜的校準和標定過程， 其測量精度難以保證。 系統(tǒng)的整體設計 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)要滿足以下條件 ： 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng) 能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、輸出控制信號等多種功能。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量 系統(tǒng)的總體設計框圖如圖 21所示： . . 21 系統(tǒng)整體框圖 第三章 硬件設計 芯片介紹 單片機 AT89C51 為了設計此系統(tǒng)，我們采用了 80C51 單片機作為控制芯片?？蓪崿F(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電模式，空閑模式和掉電模式，空閑模式凍結 CPU但 RAM 定時器，串口和中斷系統(tǒng)仍然工作掉電模式保存 RAM 的內(nèi)容 但是凍結振蕩器 導致所有其它的片內(nèi)功能停止工作。 P0 口： P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） . . /RD（外部數(shù)據(jù)存儲 器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1 時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 89C51 的存儲器配置 . . 圖 310 89C51 存儲器配置 程序存儲器 與 ROM 密切相關的兩個引腳 地址鎖存允許信號端 外部程序存儲器允許輸出信號端 當 ROM 容量不夠時 ,盡量選擇高容量存儲器空間的單片機 ,如89C52,89C54,89C58 等 ,應避免外擴程序存儲器 ,因為會增加硬件負擔 . 通過 16位 PC 尋址 ,最大可尋址 64kB 地址空間 數(shù) 據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器用于存放運算中間的結果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標志位、待測程序等功能。寫時用 ，讀時用做外部數(shù)據(jù)存儲器的選通信號 特殊功能寄存器 SFR . . 表 33 特殊功能寄存器 SFR 的位置 89C51 的工作模式 有四種工作模式 ： 模式 0， 模式 1， 模式 2， 模式 3 模式 0：選擇定時器的高 8 位和低 5 位組成一個 13 位定時器 /計數(shù)器。 TL用作 8 位計數(shù)器， TH 用以保存初值。 . . TH0 僅用作簡單的內(nèi)部定時功能，它占用了定時器 T1的控制位 TR1 和中斷標志位 TF1，啟動和關閉僅受 TR1 控制。該芯片在溫濕度監(jiān)測、自動控制等領域均已得到廣泛應用。 提供二線數(shù)字串行接口 SCK和 DATA，接口簡單，支持 CRC傳輸校驗，傳輸可靠性高； 高可靠性，采用 CMOSens工藝，測量時可將感測頭完全浸于水中。 腳 5～ 8—— 未連接。 SHT11在出廠前，都會在恒濕或恒溫環(huán)境巾進行校準，校準系數(shù)存儲在校準寄存器中；在測量過程中，校準系數(shù)會自動校準來自傳感器的信號。加熱后 SHT11溫度升高、相對濕度降低，較加熱前，測量值會略有差異 。 表 2 SHT11控制命令代碼 命令代碼 含 義 相對濕度傳感器 溫度 傳感器 放大器 14 位 A/D轉(zhuǎn)換器 校準存儲器 I2C 總線接口 和 CRC 寄存器 VDD GND SCA DATA . . 00011 測量溫度 00101 測量濕度 00111 讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器 00110 寫內(nèi)部狀態(tài)寄存器 11110 復位命令，使內(nèi)部狀態(tài)寄存器恢復默認值。 軟件設計 ： 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口 SCK和 DATA，其中 SCK為時鐘線， DATA為數(shù)據(jù)線。 DATA SCK 圖 4 數(shù)據(jù)傳輸啟動時序 液晶顯示 LCD1602 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等. . 的 點陣 型液晶模塊它有若干個 5 7 或者 5 11 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。 1602LCD 主要技術參數(shù)： 顯示容量 :16 2個字符 ； 芯片工作電壓 :— ； 工作電流 :()； 模塊最佳工作電壓 :； 字符尺寸 : (W H)mm。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)端。 1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 ； S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 5：光標或顯示移位 。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設置。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。如圖 5所示。下面介紹多點溫濕度采集系統(tǒng)的設計，對于多點采集只需在單個采集的基礎上作一點程序上的改動，所以本文只作介紹不作仿真，只對單個采集仿真 [16]。這種連接方 式有幾個優(yōu)點 ： 首先 ， n個傳感器只占用 n+1個 I/ O口 ， 比前述方式節(jié)省了 n1個 I/ O口 ， 解決了多點測量系統(tǒng)中單片機 I/ O口資源短缺和盡可能增加測量點之間的矛盾問題 ； 其次 ， 由于多個 SHT11共用一條時鐘線所以在每次測量中可以同時發(fā)出測量命令 ， 多個傳感器同時進行測量 ， 只需一次等待時間則完成了整體數(shù)據(jù)的收集 ， 大大縮短了數(shù)據(jù)采集時間 ， 為控制系統(tǒng)快速響應提供了條件 [17]。 . . 圖 7 SHT11多點采集設計 LCD 顯示電路 LCD 顯示電路用 LCD1602 字符型液晶顯示模塊與單片機連接進行數(shù)值顯示，其電路圖如 3— 3所示： 圖 3— 3顯示電路圖 1602LCD 采用標準 14 腳或 16 腳接口， RS 為寄存器選擇器， RS 為高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，為低電平時選擇 指令寄存器。 鍵盤掃描電路 KEY1 為溫度和濕度設定切換， KEY2 為溫度或濕度加 1， KEY3 為溫度或濕度減1， KEY4 當前狀態(tài)與設定狀態(tài)切換， KEY5 為上下限設定切換。如圖 9 所示。當沒有外部控制信息的 輸入時，系統(tǒng)會自動采集溫濕度傳感器的電壓值，最終數(shù)據(jù)在 LCD 顯示屏上顯示。此系統(tǒng)受益于 15年來的持續(xù)開發(fā) ， 被《電子世界》在其對 PCB設計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品 — “ The Route to PCB CAD” 。 PROSPICE仿真器的一個擴展 PROTEUS VSM： 便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協(xié)同仿真。 . . Keil C51 編譯器簡介 8051開發(fā) 工具